2022届高考数学理一轮复习新人教版课件:第七章立体几何第三节空间中的平行关系
展开3.线线平行、线面平行、面面平行的相互转化
1.(基础知识:线面平行的性质)下列命题中正确的是( )A.若a,b是两条直线,且a∥b,那么a平行于经过b的任何平面B.若直线a和平面α满足a∥α,那么a与α内的任何直线平行C.平行于同一条直线的两个平面平行D.若直线a,b和平面α满足a∥b,a∥α,b⊄α,则b∥α
2.(基本方法:面面平行的判定)平面α∥平面β的一个充分条件是( )A.存在一条直线a,a∥α,a∥βB.存在一条直线a,a⊂α,a∥βC.存在两条平行直线a,b,a⊂α,b⊂β,a∥β,b∥αD.存在两条异面直线a,b,a⊂α,b⊂β,a∥β,b∥α
3.(基本方法:直线间平行关系的判定)若平面α∥平面β,直线a∥平面α,点B∈β,则在平面β内且过B点的所有直线中( )A.不一定存在与a平行的直线B.只有两条与a平行的直线C.存在无数条与a平行的直线D.存在唯一一条与a平行的直线
4.(基本方法:空间平行关系的判定)在正方体ABCDA1B1C1D1中,下列结论正确的是________________________(填序号).①AD1∥BC1;②平面AB1D1∥平面BDC1;③AD1∥DC1;④AD1∥平面BDC1.
5.(基本应用:证明线面平行)一块木料如图所示,棱BC平行于平面A′C′.
(1)要经过平面A′C′内的一点P和棱BC将木料锯开,应怎样画线?(2)所画的线与平面AC是什么位置关系?并证明你的结论.
解析:(1)过点P作B′C′的平行线,分别交A′B′,C′D′于点E,F,连接BE,FC,如图所示.
(2)EF∥平面AC.理由如下:易知BE,CF与平面AC相交,因为BC∥平面A′C′,又因为平面B′C′CB∩平面A′C′=B′C′,所以BC∥B′C′.因为EF∥B′C′,所以EF∥BC.又因为EF⊄平面AC,BC⊂平面AC,所以EF∥平面AC.
题型一 直线与平面平行的判定与性质
2.在应用线面平行的性质定理进行平行转化时,一定要注意定理成立的条件,通常应严格按照定理成立的条件规范书写步骤,如:把线面平行转化为线线平行时,必须说清经过已知直线的平面和已知平面相交,这时才有直线与交线平行.
[题组突破]1.(2021·河南洛阳联考)设l,m是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,且l⊂α,m⊂β,下列结论正确的是( )A.若α⊥β,则l⊥β B.若l⊥m,则α⊥βC.若α∥β,则l∥β D.若l∥m,则α∥β
解析:对于选项A,α⊥β,l⊂α,只有加上l垂直于α与β的交线,才有l⊥β,所以选项A错误;对于选项B,若l⊥m,l⊂α,m⊂β,则α与β可能平行,也可能相交但不垂直,所以选项B错误;对于选项C,若α∥β,l⊂α,由面面平行的性质可知,l∥β,所以选项C正确;对于选项D,若l∥m,l⊂α,m⊂β,则α与β可能平行,也可能相交,所以选项D错误.
2.如图所示,四棱锥PABCD中,底面ABCD是边长为3的菱形,∠ABC=60°.PA⊥平面ABCD,且PA=3.F在棱PA上.(1)若F为PA的中点,求证PC∥平面BDF;(2)若AF=1,E在棱PD上,且CE∥平面BDF,求PE∶ED的值.
(2)过E作EG∥FD交AP于G,连接CG.∵EG∥FD,EG⊄平面BDF,FD⊂平面BDF,∴EG∥平面BDF.又EG∩CE=E,CE∥平面BDF,EG,CE⊂平面CGE,∴平面CGE∥平面BDF.
又CG⊂平面CGE,∴CG∥平面BDF.又平面BDF∩平面PAC=FO,CG⊂平面PAC,∴FO∥CG.又O为AC的中点,∴F为AG中点,∴AF=FG=1.又∵AP=3,∴FG=GP=1,∴E为PD的中点,PE∶ED=1∶1.
题型二 平面平行的判定与性质
证明:(1)∵G,H分别是A1B1,A1C1的中点,∴GH是△A1B1C1的中位线,∴GH∥B1C1.又∵B1C1∥BC,∴GH∥BC,∴B,C,H,G四点共面.(2)∵E,F分别是AB,AC的中点,∴EF∥BC.∵EF⊄平面BCHG,BC⊂平面BCHG,∴EF∥平面BCHG.
∵A1G綊EB,∴四边形A1EBG是平行四边形,∴A1E∥GB.∵A1E⊄平面BCHG,GB⊂平面BCHG,∴A1E∥平面BCHG.∵A1E∩EF=E,∴平面EFA1∥平面BCHG.
方法总结1.判定面面平行的4种方法:(1)面面平行的定义,即判断两个平面没有公共点.(2)面面平行的判定定理.(3)垂直于同一条直线的两平面平行.(4)平面平行的传递性,即两个平面同时平行于第三个平面,则这两个平面平行.2.当已知两平面平行时,可以得出线面平行,如果要得出线线平行,必须是与第三个平面的交线.
[题组突破]1.已知m,n,l1,l2表示不同直线,α,β表示不同平面,若m⊂α,n⊂α,l1⊂β,l2⊂β,l1∩l2=M,则α∥β的一个充分不必要条件是( )A.m∥β且l1∥α B.m∥β且n∥βC.m∥β且n∥l2 D.m∥l1且n∥l2
解析:对于选项A,当m∥β,且l1∥α时,α,β可能平行也可能相交,故A中条件不是α∥β的充分条件;对于选项B,当m∥β且n∥β时,若m∥n,则α,β可能平行也可能相交,故选项B中条件不是α∥β的充分条件;对于选项C,当m∥β且n∥l2时,α,β可能平行也可能相交,故选项C中条件不是α∥β的充分条件;对于选项D,当m∥l1,n∥l2时,由线面平行的判定定理可得l1∥α,l2∥α,又l1∩l2=M,由面面平行的判定定理可以得到α∥β,但α∥β时,m∥l1且n∥l2不一定成立,故选项D中条件是α∥β的一个充分条件.
解析:(1)证明:如图所示,连接A1C交AC1于点M,∵四边形A1ACC1是平行四边形,∴M是A1C的中点,连接MD.∵D为BC的中点,∴A1B∥DM.∵A1B⊂平面A1BD1,
DM⊄平面A1BD1,∴DM∥平面A1BD1.又由三棱柱的性质知,D1C1綊BD,∴四边形BDC1D1为平行四边形,∴DC1∥BD1.又DC1⊄平面A1BD1,BD1⊂平面A1BD1,∴DC1∥平面A1BD1.又∵DC1∩DM=D,DC1,DM⊂平面AC1D,∴平面A1BD1∥平面AC1D.
(2)由(1)可知,平面A1BD1∥平面AC1D.∵N∈AD,∴C1N⊂平面AC1D,∴C1N∥平面A1BD1.
题型三 平行关系的探索问题
解析:在正方体ABCDA1B1C1D1中,∵O为底面ABCD的中心,P是DD1的中点,∴PO∥BD1,当点Q为CC1的中点时,连接PQ(图略),则PQ綊AB,∴四边形ABQP是平行四边形,∴AP∥BQ.∵AP∩PO=P,BQ∩BD1=B,AP,PO⊂平面PAO,BQ,BD1⊂平面D1BQ,∴平面D1BQ∥平面PAO.
解析:E,F分别为BP,CD的中点时,可使平面MEF∥平面ABC,证明如下:取BP的中点E,CD的中点F,连接ME,MF,EF.∵M,F分别为AD,CD的中点,∴MF∥AC.
又E为BP的中点,且四边形PBCD为梯形,∴EF∥BC.∵MF∩EF=F,AC∩BC=C,∴平面MEF∥平面ABC.
方法总结对于探索问题往往采取逆向思维(1)对命题条件的探索常采用以下三种方法:①先猜后证,即先观察与尝试给出条件再证明; ②先通过命题成立的必要条件探索出命题成立的条件,再证明其充分性;③把几何问题转化为代数问题,探索命题成立的条件.
(2)对命题结论的探索常采用以下方法:首先假设结论存在,然后在这个假设下进行推理论证,如果通过推理得到了合乎情理的结论,就肯定假设,如果得到了矛盾的结论,就否定假设.
解析:存在,当点M为CF中点时,OM∥平面ADF.理由如下:取CF中点记作M,设DF的中点为N,连接AN,MN,OM,如图所示.
2.(2021·重庆万州区检测)如图,斜三棱柱ABCA1B1C1中,D,D1分别为AC,A1C1上的点.
解析:如图所示,在正方体ABCDA1B1C1D1中,平面AB1D1与棱A1A,A1B1,A1D1所成的角都相等,又正方体的其余棱都分别与A1A,A1B1,A1D1平行,故正方体ABCDA1B1C1D1的每条棱所在直线与平面AB1D1所成的角都相等.
2.(2019·高考全国卷Ⅱ)设α,β为两个平面,则α∥β的充要条件是( )A.α内有无数条直线与β平行B.α内有两条相交直线与β平行C.α,β平行于同一条直线D.α,β垂直于同一平面
解析:若α∥β,则α内有无数条直线与β平行,反之则不成立;若α,β平行于同一条直线,则α与β可以平行也可以相交;若α,β垂直于同一个平面,则α与β可以平行也可以相交,故选项ACD中条件均不是α∥β的充要条件.根据平面与平面平行的判定定理知,若一个平面内有两条相交直线与另一个平面平行,则两平面平行,反之也成立.因此选项B中条件是α∥β的充要条件.
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